DIVISION CELULAR

EL CICLO CELULAR

El Ciclo celular es el tiempo que transcurre desde que una célula se forma por división de una preexistente hasta que se divide y da origen a dos células hijas. Su duración es muy variable dependiendo del tipo de célula.

El ciclo vital de una célula se divide en dos fases muy definidas:

- Interfase: La célula aumenta de masa, expresa su material genético, sintetiza proteínas y duplica su ADN. Se divide en 3 fases: G1, S y G2.

- División Celular: Es el proceso por el cual una célula origina dos células hijas idénticas entre sí e idénticas a la célula madre que las originó. Consta de dos procesos secuenciales: mitosis o cariocinesis  y citocinesis.

            

1.1         LA INTERFASE

La interface es el periodo comprendido entre el final de una mitosis y el inicio de la siguiente. Es la fase más larga del ciclo celular (94% del mismo)

La interfase es de gran importancia para la célula. No es un momento de reposo, pues en ella tiene lugar una gran actividad metabólica. La interfase se puede subdividir para su estudio en tres periodos: G1, S y G2.

ETAPAS

 Fase G1

Tiene una duración entre 6 y 12 horas. Corresponde al intervalo entre el final de la mitosis y el comienzo de la duplicación del ADN. La célula es metabólicamente activa y está creciendo, pero no duplica su ADN.

En cierto momento de la fase G1 se alcanza el llamado punto R o de no retorno, pasado el cual la célula ya está obligada a completar la totalidad del ciclo celular. Si la célula no sobrepasa el punto R, puede permanecer indefinidamente en un estado de reposo, llamado fase G0, en el que no se sintetizan proteínas cromosómicas ni el ARN de las mismas.

Las células que no se dividen nunca (neuronas) permanecen de por vida en esta fase G0 y se denominan quiescentes. Cuando una célula de este tipo sale de este estado a destiempo y de forma descontrolada se produce cáncer.

Cerca del final de la fase G1 se sintetizan las histonas de la cromatina, los desoxirribonucleótidos y los enzimas necesarios para la duplicación del ADN.

Fase S

Duración entre 6 y 8 horas. Es el periodo en el que se produce la duplicación del ADN y la duplicación de los centriolos.

Fase G2

Duración entre 3 y 5 horas. Esta etapa prosigue el crecimiento de la célula y se sintetizan proteínas en preparación para la mitosis, acaba cuando los cromosomas empiezan a condensarse al inicio de la mitosis.

1.2  LA DIVISION CELULAR

Es el proceso por el cual una célula (célula madre) origina dos células hijas idénticas entre sí e idénticas a la célula madre que las originó.

Permite la multiplicación de los organismos unicelulares y el crecimiento, el desarrollo y la regeneración de órganos y tejidos de los organismos pluricelulares.

Consta de dos procesos secuenciales:

   Mitosis o cariocinesis (división del núcleo)

   Citocinesis (reparto del contenido del citoplasma y orgánulos celulares)

2 LA MITOSIS

• Concepto

Proceso por el cual el material genético del núcleo se divide en dos partes iguales para formar dos núcleos idénticos, con lo que las dos células hijas que resultan serán genéticamente idénticas.

• Función

- Permite el reparto equitativo e idéntico de la información genética. Ambas células hijas tendrán la misma información y la misma que poseía la célula madre.

- Permite la perpetuación de una estirpe celular y la formación de colonias de células (clones celulares).

-Permite el crecimiento y desarrollo de los tejidos y de los órganos de los seres pluricelulares así como la reparación y regeneración de los mismos.

-Todas las células (somáticas) de un organismo pluricelular, a excepción de las células sexuales (gametos), disponen de idéntica información genética. En la mitosis se mantiene constante el número de cromosomas de las células. Los cromosomas se presentan a pares, cada uno de un progenitor (hombre: 46 cromosomas, 23n). Los cromosomas de cada par se llaman cromosomas homólogos.

ETAPAS

La mitosis, en sus aspectos básicos, es similar para células vegetales y animales, pudiéndose distinguir en ella cuatro fases: Profase, Metafase, Anafase y Telofase que tienen como función realizar los movimientos necesarios para repartir equitativamente el material genético.

Estas fases se suelen establecer con fines puramente didácticos, ya que en realidad se trata de un proceso continuo en el que es difícil establecer los límites entre cada una ellas.

PROFASE

• La cromatina se condensa y se visualizan los cromosomas como 2 filamentos gruesos (2 cromátidas).

• Las cromátidas están unidas por el centrómero.

• Los centriolos (2 pares) van desplazándose hacia los polos opuestos de la célula, y se forma el huso acromático (en las células vegetales, que carecen de centriolos, se forma un huso mitótico con aspecto de tonel a partir de los casquetes polares). Los cromosomas están desordenados, pero unidos a las fibras del huso.

• El nucléolo desaparece y la membrana nuclear se desintegra.

METAFASE

• Los cromosomas se disponen en el plano ecuatorial

unidos por el centrómero a los filamentos del huso, formandola placa ecuatorial.

• El citoplasma está totalmente invadido por fibras del huso, hay 3 tipos de microtúbulos:

    • Astrales: irradian desde el centrosoma hacia la periferia celular.

    • Cinetocóricos (fibras cromosómicas): unen los cromosomas a los polos.

    • Polares (fibras continuas): se dirigen hacia el ecuador de la célula, en donde interactúan con otras fibras polares del centriolo opuesto.

ANAFASE

• Separación simultanea de los centrómeros de todos los cromosomas.

•Las cromátidas hermanas de cada cromosoma se dirigen a hacia polos opuestos de la célula. El centrómero precede al resto del cromosoma hijo en la migración hacia los polos.

• Los microtúbulos de las fibras cromosómicas del huso se acortan (tracción hacia los polos) y los microtúbulos de las fibras continuas se alargan.

TELOFASE

• Las cromátidas hermanas (cromosomas hijos) ya en los polos opuestos de la célula se desenrollan y la cromatina se observa dispersa.

• Van desapareciendo las fibras del huso acromático.

• La membrana nuclear se reconstruye.

• Reaparece el nucléolo.

• A la vez ocurre la citocinesis, la célula se divide en dos.

3 CITOCINESIS

La citocinesis consiste en el reparto del contenido del citoplasma y de los orgánulos celulares en dos partes iguales entre las dos células hijas, y se inicia hacia el final de la telofase.

CITOCINESIS EN CELULAS ANIMALES

• En las células animales se empieza a formar un surco en la periferia celular que poco a poco va estrangulando la zona ecuatorial hasta que acaba dividiendo a la célula madre en dos células hijas.

CITOCINESIS EN CELULAS VEGETALES

• En las células vegetales vesículas procedentes del aparato de Golgi, cargadas de componentes de la pared celular, se disponen en la zona ecuatorial de la célula y forman un tabique llamado placa celular (fragmoplasto) que crece de dentro hacia fuera hasta llegar a la periferia celular; en ese momento las dos células hijas quedan independientes: las membranas de las vesículas originan la membrana plasmática, y su contenido pasará a constituir la lámina media de la pared celular de ambas células, que quedarán comunicadas por plasmodesmos.

4. MEIOSIS

Concepto:

La meiosis es un mecanismo de división celular que permite la obtención de células haploides (n) con diferentes combinaciones de genes a partir de células diploides (2n). Se produce en organismos con reproducción sexual: es un mecanismo corrector que impide que el número de cromosomas se duplique en cada generación:

-Ejemplo: las células somáticas de un organismo son diploides (2n), si los gametos fueran también 2n, el zigoto resultante tendría el doble de cromosomas (4n), la meiosis evita que esto ocurra al reducir el nº de cromosomas a la mitad mediante dos divisiones celulares que originan 4 células haploides (nº de cromosomas de la especie se mantiene).

Un adulto diploide producirá gametos haploides por meiosis, y la fecundación producirá un zigoto diploide que dará lugar a un adulto otra vez diploide.

Función:

• Permite la reducción del número de cromosomas de la célula a la mitad.

• Se produce intercambio de material genético entre cromosomas homólogos (paternomaterno).

• Permite la reproducción sexual y por tanto la supervivencia y evolución de las especies.

    Etapas

• La reducción del número de cromosomas se realiza mediante dos divisiones celulares consecutivas (primera división meiótica I y segunda división meiótica), que ocurren tras una única duplicación del ADN.

• La división meiótica I comienza después de que finalice la interfase I (los cromosomas parentales se han duplicado para formar cromátidas hermanas idénticas).

• Durante la meiosis I los cromosomas homólogos primero se aparean y después se segregan a células hijas diferentes: las cromátidas hermanas permanecen unidas, por lo que tras la meiosis I se obtienen células hijas que contienen un único miembro de cada par cromosómico (cada uno con dos cromátidas hermanas).

•La división meiótica II comienza después de que finalice la interfase II (los cromosomas no se duplican).

• Después se produce la meiosis II, las cromátidas hermanas se separan y segregan a diferentes células hijas.

Interfase I: duplicación del ADN.

• Primera división meiótica:

- Profase I: Leptonema, Zigonema, Paquinema, Diplonema, Diacinesis.

- Metafase I.

- Anafase I.

- Telofase I.

- Citocinesis I.

Interfase II: no duplicación del ADN.

• Segunda división meiótica:

- Profase II.

- Metafase II.

- Anafase II.

- Telofase II.

- Citocinesis II.

Primera División Meiótica

INTERFASE II:

•Suele ser un periodo muy corto que puede incluso faltar (tras la telofase I se inicia sin interrupción la segunda división). En cualquier caso, nunca hay síntesis de ADN; es decir, es una interfase sin periodo S.

PROFASE II

•Es muy corta, se produce la condensación de los cromosomas, la rotura de la envoltura nuclear y la formación del huso.

METAFASE II

•Los cromosomas (n) con sus dos cromátidas hermanas se disponen en el plano ecuatorial.

ANAFASE II

 •Los centrómeros se separan y las cromátidas hermanas de cada cromosoma (cromosomas hijos) se dirigen hacia polos opuestos de la célula.

 TELOFASE II

•Se forman 4 núcleos hijos, cada uno tendrá un número haploide de cromosomas y se produce la Citocinesis II, formándose 4 células haploides.

Procesos esenciales de la meiosis:

1. Apareamiento de cromosomas homólogos.

2. Formación de quiasmas (expresión de la recombinación genética). Intercambio de fragmentos entre cromátidas homólogas.

3. Segregación de los cromosomas homólogos: cada cromosoma homólogo se va a una célula hija y en la 2ª división se separan las cromátidas.

4. Reparto de cada una de las cromátidas de los cromosomas homólogos a una célula diferente.

Consecuencias genéticas de la meiosis

1.- Reducción del número de cromosomas a la mitad: las células diploides se convierten en haploides (gametos). Cada cromátida de los homólogos va a una célula hija. Permite que tras la fecundación se mantenga constante el número de cromosomas de la especie. 

2.- La recombinación genética da lugar a la formación de cromosomas con una nueva combinación genética (paterna-materna), lo que aumenta la variabilidad genética de la especie.

3.- Es un mecanismo de distribución al azar de todos los genes de un individuo entre sus gametos, lo que también aumenta la variabilidad

Genética (no hay gametos iguales: importante para la evolución de las especies).

4.- Las células resultantes de la meiosis se convierten en células de reproducción sexual (gametos).